電網(wǎng)大型設(shè)備運(yùn)輸狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)研究

鄭逸非，鄭立中，韓建偉，黃 磊

（國網(wǎng)安徽省電力有限公司建設(shè)分公司（安徽電力工程監(jiān)理有限公司），安徽 合肥 230022）

0 引 言

科學(xué)有效的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠提升電網(wǎng)主要設(shè)備在運(yùn)輸中的安全保證水平，降低現(xiàn)有設(shè)備驗(yàn)收環(huán)節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)，延伸目前設(shè)備監(jiān)造質(zhì)量管控環(huán)節(jié)，減少由此可能帶來的廠家、施工單位、運(yùn)輸單位各方經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也符合當(dāng)前國網(wǎng)公司建設(shè)泛在物聯(lián)網(wǎng)的藍(lán)圖構(gòu)想，具有明確的應(yīng)用前景。

1 電網(wǎng)大型設(shè)備運(yùn)輸狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)涉及系統(tǒng)分析

電網(wǎng)大型設(shè)備運(yùn)輸狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)涉及的系統(tǒng)可以大致分成通信路線、監(jiān)控系統(tǒng)以及智能車載系統(tǒng)三大部分。

通信路線主要涉及了后臺(tái)指揮中心以及前端的移動(dòng)傳輸功能。監(jiān)控系統(tǒng)主要包括了監(jiān)控?cái)z像頭、車載錄像機(jī)、拾音器、多功能調(diào)度屏、北斗以及語音對(duì)講器等。智能車載后臺(tái)主要包含了車輛信息的集中管理、監(jiān)控以及高效率的集中化、高品質(zhì)分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，并對(duì)多媒體信息進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸。

2 電網(wǎng)大型設(shè)備運(yùn)輸狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)涉及的設(shè)備產(chǎn)品特征

電網(wǎng)大型設(shè)備運(yùn)輸狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)水平要想得到有效提升，就必須要用最佳的監(jiān)測(cè)設(shè)備產(chǎn)品保障其監(jiān)測(cè)質(zhì)量。

（1）監(jiān)測(cè)設(shè)備產(chǎn)品應(yīng)外觀美觀，體積小，方便安裝在設(shè)備上或者車廂內(nèi)部，安裝過程不會(huì)對(duì)設(shè)備或車輛造成損壞。

（2）監(jiān)測(cè)設(shè)備產(chǎn)品本身具備防水、防沙塵、防雷擊、防漏電、抗顛簸能力，保證電路及網(wǎng)絡(luò)安全可靠，其參數(shù)測(cè)量不受惡劣環(huán)境的影響，可在-30～75 ℃工況下連續(xù)正常工作25日以上。

（3）設(shè)備電源應(yīng)具備保證產(chǎn)品進(jìn)行60次以上遠(yuǎn)程呼喚、數(shù)據(jù)調(diào)用以及常規(guī)運(yùn)行600 h以上的電量。

（4）監(jiān)測(cè)設(shè)備產(chǎn)品能夠?qū)崟r(shí)采集三維加速度、碰撞強(qiáng)度和次數(shù)、溫濕度、壓力、姿態(tài)角度、直線速度、旋轉(zhuǎn)速度等采購人要求的參數(shù)，并具有一定的抗干擾性，所有參數(shù)的檢測(cè)精度（相對(duì)誤差）不大于10%。

（5）監(jiān)測(cè)設(shè)備產(chǎn)品能夠定時(shí)將當(dāng)前收集的參數(shù)指標(biāo)以短信的形式發(fā)送至指定人員的手機(jī)端。

（6）監(jiān)測(cè)設(shè)備產(chǎn)品能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)當(dāng)前地理位置，精度誤差應(yīng)小于10 m。產(chǎn)品能夠不間斷記錄運(yùn)輸對(duì)象周圍環(huán)境音視頻信息，并可實(shí)時(shí)在遠(yuǎn)程終端查看。

（7）監(jiān)測(cè)設(shè)備產(chǎn)品根據(jù)其采集的信息實(shí)時(shí)地判斷當(dāng)前運(yùn)輸車輛所走的地面狀況，要求能夠至少判斷5種狀況（包括上、下坡、凸凹地面、彎道等），分類精度在90%以上。

（8）監(jiān)測(cè)設(shè)備產(chǎn)品在設(shè)備運(yùn)輸過程中發(fā)生非法拆卸、轉(zhuǎn)移、關(guān)機(jī)等或其他非正常工作狀態(tài)時(shí)，可以當(dāng)即發(fā)送現(xiàn)場(chǎng)音視頻信息至配套軟件軟件端并向管理人員發(fā)出警報(bào)。

（9）監(jiān)測(cè)設(shè)備產(chǎn)品通過對(duì)采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，分析設(shè)備的運(yùn)輸狀態(tài)，并在監(jiān)測(cè)到異常結(jié)果時(shí)向相關(guān)人員報(bào)警，漏檢率與誤報(bào)率低于10%；所有數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)分析結(jié)果存儲(chǔ)在本地存儲(chǔ)器，本地存儲(chǔ)器具有500G以上數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。

（10）在運(yùn)輸過程中，授權(quán)人員可以通過配套軟件遠(yuǎn)程訪問任一運(yùn)輸對(duì)象的以上各相關(guān)條目所有數(shù)據(jù)，生成相關(guān)報(bào)告文件（報(bào)告格式需滿足采購人需求并認(rèn)可），并且能夠?qū)ΡO(jiān)控指標(biāo)要求進(jìn)行設(shè)置。在網(wǎng)絡(luò)正常情況下，授權(quán)人員操作的響應(yīng)延遲時(shí)間低于5 s。

（11）運(yùn)輸完成后，配套軟件能夠自動(dòng)生成運(yùn)輸過程監(jiān)測(cè)報(bào)告，并具備友好界面引導(dǎo)驗(yàn)收人員填寫驗(yàn)收結(jié)論。

（12）配套軟件具備相應(yīng)的展示功能，使使用者能夠清晰全面掌握多個(gè)運(yùn)輸項(xiàng)目的現(xiàn)狀及動(dòng)態(tài)變化。

（13）配套軟件數(shù)據(jù)中心能夠在網(wǎng)絡(luò)正常情況下快速遠(yuǎn)程調(diào)用所有數(shù)據(jù)、分析結(jié)果、研究結(jié)論，要求能夠從中自動(dòng)生成學(xué)習(xí)樣本、挖掘有價(jià)值的信息，為運(yùn)輸狀態(tài)監(jiān)控、運(yùn)輸路線設(shè)計(jì)等提供支持。具備友好數(shù)據(jù)輸出形式，便于后期拓展與開發(fā)；配套軟件部分應(yīng)包括手機(jī)APP，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)輸狀態(tài)。

3 電網(wǎng)大型設(shè)備運(yùn)輸狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用實(shí)例分析

3.1 可視化設(shè)計(jì)——行車路徑歷史回放

圖1為行車路徑回放示例示意圖。

3.2 實(shí)例所需數(shù)據(jù)分析

上述行車路徑歷史回放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)來源包含但不局限于傳感器、監(jiān)控視頻、音頻等電力設(shè)備車載運(yùn)輸狀態(tài)信息的相關(guān)數(shù)據(jù)。

可能的數(shù)據(jù)包括：監(jiān)控視頻，即視頻流數(shù)據(jù)；監(jiān)控音頻，即音頻流數(shù)據(jù)；運(yùn)輸現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，如位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)及車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)等。

4 電網(wǎng)大型設(shè)備運(yùn)輸狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)策略分析

4.1 ARM微處理器

圖1 行車路徑回放示例示意圖

ARM終端主要采用的是ARM處理器，能利用固定的格式對(duì)使用的周期指令進(jìn)行分析，這樣更能方便數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。此外，使用寄存器，只能由數(shù)據(jù)處理器對(duì)其進(jìn)行處理，一般只有存在存儲(chǔ)功能或者是加載功能的存儲(chǔ)器才能進(jìn)行此項(xiàng)操作，這樣才能提升執(zhí)行的基本效率。由于ARM存在一定特殊的技術(shù)，只有保證芯片的體積足夠小才能保證其基本性能，降低其功能消耗。

4.2 三維沖撞數(shù)據(jù)采集

電網(wǎng)大型設(shè)備在運(yùn)輸時(shí)，三維模塊可以單獨(dú)對(duì)振動(dòng)、氣候條件以及沖擊時(shí)間進(jìn)行詳細(xì)記錄，并且在運(yùn)輸時(shí)能對(duì)所有的氣候值以及加速度進(jìn)行分析，能對(duì)所有的重要事件進(jìn)行重現(xiàn)分析。所有測(cè)量功能是需要進(jìn)行事件控制的，且記錄的一定要超過限定閾值的加速度，這樣才能連同數(shù)據(jù)、事件一起記錄。

4.3 GPS全球定位

GPS全球定位基于GPRS和INTERNET通信網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)，系統(tǒng)架構(gòu)采用B/S或C/S技術(shù)。采用固定IP接入，用來接收和處理GPS終端通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)提交上來的各種數(shù)據(jù)，如終端當(dāng)前位置信息、終端的各種報(bào)警信息等，同時(shí)處理客戶端提交上來的各種查詢請(qǐng)求。

4.4 溫濕度數(shù)據(jù)采集

溫濕度數(shù)據(jù)采集模塊采用熱電阻原理法，它的測(cè)溫原理是根據(jù)導(dǎo)體或者半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化的性質(zhì)，將電阻值的變化用顯示儀表反映出來，從而達(dá)到測(cè)溫目的。為了使PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度信號(hào)的數(shù)字化處理與自動(dòng)控制，熱電阻式溫度計(jì)的溫度模擬輸入單元，將各種溫度計(jì)轉(zhuǎn)換出的模擬信號(hào)在用戶任意設(shè)置的量程內(nèi)線性轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并按工程單位重新標(biāo)定為百分比型數(shù)據(jù)后，保存到PLC的相應(yīng)存儲(chǔ)字內(nèi)。

4.5 音視頻數(shù)據(jù)采集

音視頻數(shù)據(jù)采集采用專用圖像采集芯片，自動(dòng)完成圖像的采集、幀存儲(chǔ)器地址生成以及圖像數(shù)據(jù)的刷新；除了要對(duì)采集模式進(jìn)行設(shè)定外，主處理器不參與采集過程。這種方法的特點(diǎn)是采集不占用CPU的時(shí)間，實(shí)時(shí)性好，適應(yīng)設(shè)備運(yùn)輸過程中活動(dòng)圖像的采集。

4.6 壓力數(shù)據(jù)采集

壓力數(shù)據(jù)采集模塊采用電動(dòng)氣壓（真空）壓力自動(dòng)發(fā)生、調(diào)節(jié)系統(tǒng)、電動(dòng)液壓壓力發(fā)生自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)的壓力信號(hào)開始輸出時(shí)，要利用電流的變量進(jìn)行測(cè)量，這樣能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)督處理，壓力表內(nèi)的數(shù)據(jù)也可以進(jìn)行自動(dòng)化處理，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)采集。

4.7 無線傳輸模塊

無線傳輸模塊內(nèi)嵌GSM/GPRS核心單元的無線Modem，采用GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)為傳輸媒介，基于移動(dòng)GSM短消息平臺(tái)和GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的工業(yè)級(jí)通信終端。利用GSM移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的短信息和GPRS業(yè)務(wù)為設(shè)備運(yùn)輸搭建了一個(gè)超遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)。

5 結(jié) 論

對(duì)電網(wǎng)大型設(shè)備運(yùn)輸狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行研究和應(yīng)用，能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大型設(shè)備的運(yùn)輸狀態(tài)，保證設(shè)備運(yùn)輸過程風(fēng)險(xiǎn)可控在控，對(duì)于施工單位接收時(shí)出現(xiàn)的問題原因能夠合理追溯，可以填補(bǔ)目前設(shè)備制造完成出廠到施工現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收之間的監(jiān)管空白，進(jìn)一步保障電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)量安全，也符合當(dāng)前國網(wǎng)公司建設(shè)泛在物聯(lián)網(wǎng)的藍(lán)圖構(gòu)想，具有明確的應(yīng)用前景。